Кумуляция волн де Бройля электронов. Эндоионы и эндоэлектроны фуллеренов. Резонансы в свойствах нанокомпозитных материалов со слоями объемного заряда

Abstract

УДК 621.791

Исследована кумуляция волн де Бройля (и ψ-функции) электронов в поляризующихся, сферически- симметричных, квантовых резонаторах – полых молекулах (на примере С₆₀). Впервые аналитически описан процесс квазистационарной кумуляции и зеркального отражения от поляризационных «зеркал» электронов с резонансной энергией. В результате локализованного в области полой молекулы (квантового резонатора Гельмгольца), дуального процесса (кумуляции к центру и распыла от центра кумуляции) происходит формирование стоячей волны де Бройля электрона. Доказана возможность формирования отрицательно заряженных эндоионов фуллеренов с захваченными электронами во внутреннюю полость (эндоэлектроны). Эндоэлектроны в эндоионе не вступают в химические связи с атомами углерода, поэтому ожидать модификацию связей в С₆₀и соответствующий сдвиг спектров молекулы С₆₀, как в случае интеркалирования, не приходится. В качестве доказательства явления кумуляции электронов к центру С₆₀ аналитически решено стационарное уравнение Шреденгера (Гельмгольца) для полых сферически-симметричных молекул с учетом поляризационных сил. Эндоэлектрон имеет положительную полную энергию, но из-за поляризационных сил, действующих на него, постоянно кумулирует к центру полой сферически-симметричной молекулы (С₆₀). Аналитически вычислены собственные (резонансные) значения энергии и соответствующие им профили собственных ψ-функций, определяющих вероятность нахождения электрона в полости молекулы. Проведено сравнение собственных энергий квантового резонатора (С₆₀) с имеющимися экспериментальными исследованиями резонансов сечений прилипания электронов к С₆₀в зависимости от энергии активации электронов. Доказана важность поляризации полой молекулы в стабилизации эндоиона фуллерена с эндоэлектронами (солитонами) с энергией активации от 0,2 до 12 эВ. Эффект кумуляции электронов в полые молекулы (ловушки для электронов) может быть применен для управления в полупроводниках (концентрацией носителей заряда, их термическими, электрическими свойствами) и упрочения материалов со свободными электронами. Квантовые свойства поляризующихся резонаторов, самосогласованные с резонансной энергией активации электронов, могут обусловливать резонансный (колебательный) характер изменения параметров нанокомпозитов в зависимости от объемной концентрации квантовых модификаторов (С₆₀). Доказано, что в кумулятивно-диссипативных конвективных структурах микромира возможны самокумуляция массы, энергии, импульса, заряда и электрического поля, обусловленные кулоновскими (поляризационными) силами.

The cumulation of de Broglie waves of electrons in the hollow molecules (for example, C₆₀) was investigated. The existence of negatively charged endo-ions of fullerenes with trapped electrons in the inner cavity (endo-electrons) is proved. The stationary equation Schrödinger (Helmholtz) for hollow polarized molecules is solved analytically. An endo-electron has a positive total energy, but because of the polarization forces is localized (constantly cumulating) in the center of the hollow spherically symmetric molecule (C₆₀). Analytically calculated own ψ-function and own energy, determine the probability of finding an electron in a cavity of a hollow molecule. Proper energy of a quantum cavity (C60) is compared with experimental studies of cross sections of electron attachment to C₆₀ dependencies on electron energy. The importance of the polarization hollow molecules in the stabilization of the fullerene endo-ions with endo-electrons (with energies from 0.2 to 12 eV) is proved. The effect of the cumulation of electrons in the hollow of the molecule (the trap for electrons) can be used to control the concentration of charge carriers, their thermal, electrical properties of semiconductors and hardening of materials with free electrons. Quantum properties of polarized cavities could cause a variation of parameters of nanocomposites with the concentration of quantum modifiers (C₆₀).

Download full-text PDF. 3628 downloads

Menu

Vol. 46 (2010), Issue 6, p. 17-28

Кумуляция волн де Бройля электронов. Эндоионы и эндоэлектроны фуллеренов. Резонансы в свойствах нанокомпозитных материалов со слоями объемного заряда

Abstract